摘要：针对相贯线焊缝自动焊接时焊缝识别误差大、焊接效率低等问题,设计一种针对相贯线焊缝的图像采集方式,提出基于视觉传感器的相贯线焊缝特征提取方法,改进了传统的摄相机标定算法.首先,使用工业相机采集带有激光条带的焊缝图像;其次,通过高斯滤波、顶帽变换、Otsu阈值分割、Sobel边缘检测算子、非极大值抑制等算法相结合的方式对焊缝图像进行处理;再次,利用概率Hough变换对激光条带的轮廓线段进行拟合,计算得到焊缝特征点像素坐标值,经相机标定得到映射矩阵,最终得到相贯线焊缝的三维模型.实验结果表明:焊缝图像处理算法平均处理时间为106 ms,平均误差为0.26 mm,最大误差为0.49 mm;此方法满足识别相贯线焊缝的速度与精度要求.

摘要：两圆管斜交偏置相贯线是复杂的空间曲线,为实现相贯线焊缝轨迹跟踪,建立了两圆管斜交偏置相贯线的数学模型,推导出相应的可控步长实时插补算法。基于所建相贯线的数学模型和插补算法设计了一套圆管斜交偏置相贯线焊缝轨迹跟踪控制系统。通过焊接实验验证,所设计的控制系统能够控制焊枪跟踪相贯线的空间曲线轨迹,且控制精度较高,可以满足相贯线焊缝自动焊接的要求。

摘要：针对相贯线焊缝难以检测的问题,提出了一种新型的管道插接相贯线焊缝扫查机器人系统,通过管道夹紧装置使得机器人可附着于支管上作360°圆周运动,特别是通过冗余关节的设计实现了机器人末端探测器要求的空间相贯线扫查轨迹。该系统可实现两种管道扫查方式:一种是沿不同的扫查半径做360°周向扫查;另一种方式是沿径向呈"Z"字形进行扫查。可实现支管直径为100～400mm,被扫管道直径为600～1000mm范围内的相贯线焊缝扫查。系统设计分析和控制运行结果表明:扫查的周向步进精度≤0.2mm/m,径向步进精度≤0.5mm/m,轴向步进精度≤1mm/mm。

摘要：管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝.针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计.设计了2自由度的自动定心手腕机构,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制,建立了专用焊接机器人的运动学模型.针对通用型的相贯线模型,建立了焊枪位置、焊枪姿态和焊接速度的实时控制数学模型.结果表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求.

摘要：在分析了埋弧焊中焊枪姿态对焊接质量和焊缝成形影响的基础上,建立了焊缝焊枪的统一模型,并成功地将其应用于相贯线埋弧焊缝中,这样可以有效地减少相贯线埋弧焊接机器人控制过程中的运算量;通过对相贯线埋弧焊接过程中熔滴受力和熔池动态平衡的分析,总结出在大型相贯线埋弧焊接中的关键工艺参数,分析结果为大型相贯线埋弧焊接机器人的结构设计和控制算法设计提供了理论基础。

摘要：相贯线焊接接头是一种复杂的空间曲线焊缝形式,给焊接运动控制提出了较高的要求。本研究从相贯线数学模型出发,运用D-H方法建立运动学逆解模型,基于整体考虑实际焊接需求的机构设计与简化控制策略思想,提出一种具有四自由度的并联式焊接机器人,实现整体旋转、升降及焊枪手腕机构的解耦控制。以一种斜插相贯线轨迹为例,通过运动仿真,初步验证了所设计的机构及控制策略的正确性。最终制作出并联结构相贯线机器人实物。本研究设计的机器人具有小型化、高刚度、运动解耦的特点,为实现精确的运动轨迹控制提供硬件准备。

摘要：管道插接相贯线焊缝是典型的、复杂的空间焊缝。针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,采用串并联混合方式设计了一种新型的5自由度焊接机器人。机器人以管道内壁为锚固对象,实现了机器人锚固、运动机构、焊枪姿态调节机构和送丝机构的一体化设计。机器人利用3个关节对焊枪位置进行控制,利用2自由度的自动定心手腕机构对焊枪进行姿态控制,实现了焊枪位置和焊枪姿态的独立控制。针对该专用焊接机器人,建立了焊接机器人的运动学模型,给出了机器人运动学模型解法。实际焊接试验表明,该焊接机器人锚固牢固、定位准确,焊接过程可控性好,控制模型能够满足空间相贯线焊缝的焊接工艺要求。

摘要：为了提高相贯线焊接机器人埋弧多层多道焊的焊接效率,提出了一套多层多道焊轨迹规划策略。设计出一种焊缝填充方法,即首先确定每层焊缝的高度,根据每条焊道的焊接参数调整焊道宽度;通过对相贯线插补算法的研究,设计出多道焊轨迹规划的算法,即通过改变每条焊道在相贯线插补算法中的半径参数R和r,即可计算出不同焊道相贯线轨迹点坐标。通过MATLAB仿真结果显示,该方法能够满足多层多道焊轨迹规划的要求,为相贯线焊接机器人的运动控制提供了理论基础。

摘要：为优化产品设计,降低生产成本,开发了焊接过程计算机仿真软件。该仿真软件借助有限差分法处理温度场模型,并编写出核心计算代码,从而实现了焊接过程中温度场及残余应力场的模拟仿真。将其结果应用于移动热源焊接相贯线焊缝的模拟,其趋势符合实际情况。

摘要：针对管道插接焊缝的特殊焊接工艺要求,研制了一款专用的开放式焊接机器人系统。在对焊接任务和机器人运动分析的基础上,设计了管道插接专用的5轴焊接机器人,建立了焊缝位置模型、焊接速度模型。采用IPC+PMAC控制模式,建立机器人的开放式控制系统。系统中以在IPC机中开发的软件平台对焊接工艺参数进行管理,以多轴运动控制器PMAC作为焊接机器人各个关节的运动控制核心,实现了整个机器人系统的控制。焊接试验结果表明,该焊接机器人系统能够实现管道插接焊缝的焊接工艺。